自发裂变（spontaneous fission），原子核在没有粒子轰击或不加入能量的情况下发生的裂变。重核分裂成两个或几个中等质量的碎片，同时发射出中子和能量的过程称为原子核自发裂变。自发裂变是在没有外来粒子轰击的情形下自行发生的核裂变，它同样可用半衰期来衡量裂变发生的难易程度。天然元素的自发裂变仅见于铀和钍的同位素。比较α衰变，铀和钍的自发裂变的分支比很小，几乎可以忽略。